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梨树(Pyrus)在自然生长状态下成花量巨大,需要辅助人工疏花疏果保证采收时的果实品质,化学疏花疏果与人工疏除相比省工、省时且疏除及时,然而目前果园生产管理中常用的化学疏除剂都存在或多或少的副作用,比如污染环境或者降低果实品质等,5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)是一种天然、无毒、可生物降解的且对环境友好的新型植物生长调节剂。我们前期的研究发现5-ALA具有疏花疏果的潜质,但其有效使用浓度及其作用尚不明确。本文做了一系列田间和离体试验确定了 5-ALA的疏花疏果效应及有效使用浓度,并利用光学显微镜、荧光显微镜及透射电子显微镜等方法从显微水平初步探讨了 5-ALA疏花疏果的机制。其主要研究结果如下:1.盛花期喷施150 mg·L-1 5-ALA溶液可以显著降低’明水’梨树花序和花朵坐果率,满足实际生产需要,同时还能够显著提高成熟梨果实可溶性固形物和可溶性糖含量,提升果实品质。同时,离体花粉原位萌发试验结果表明,在人工授粉前2 h、8 h、12 h、24 h喷施20 mg·L-1的5-ALA溶液均可以显著抑制梨花粉在花柱中的伸长生长,表明抑制花粉管的伸长生长是5-ALA发挥疏花疏果作用的重要生物学基础。2.20、30、40mg·L-15-ALA溶液处理均可以显著降低梨花粉萌发率和花粉管伸长长度。同时,通过光学显微镜观察发现,培养基内5-ALA的存在会造成花粉管尖端结构异常,例如花粉管尖端颜色加深,极顶端透明区变窄甚至消失,花粉管尖端或近尖端膨大变形、破裂以及内含物外流等,这些异常现象的出现表明5-ALA对梨花粉管的正常伸长生长有着显著的破坏作用。3.培养基内添加40mg·L·L-15-ALA后,首先,花粉管尖端囊泡数目明显增多,其次,培养基内添加20、30、40 mg·L-1 5-ALA后,梨花粉管细胞壁中胼胝质的荧光亮度明显增加;最后,本研究采用在对照基础培养基内添加外源5-ALA和微管稳定剂紫杉醇(taxol)的方法研究了两者在花粉萌发和花粉管伸长中的相互作用。结果发现,taxol对梨花粉管的伸长长度呈现低浓度增长,高浓度减短的现象,其中,当taxol的浓度为0.1 μg.mL-1的时候,对梨花粉管伸长生长的促进效果最为显著,在此基础上再添加20、30、40 mg·L-1的外源5-ALA,通过统计花粉萌发率和花粉管长度发现,taxol可以在一定程度上缓解不同浓度5-ALA对梨花粉萌发率大幅度降低的效应,同时,0.1μg·mL-1的taxol可以显著解除5-ALA对梨花粉管长度的抑制作用,说明,外源5-ALA的存在对花粉管微管结构的稳定性有一定的影响。综上所述,5-ALA能够破坏管内微管稳定性,打破囊泡运输平衡和细胞壁正常构建。一方面,花粉管尖端囊泡数目明显增多,且囊泡体积变小,急剧增加的囊泡在花粉管有限的空间内相互挤压融合形成大的囊泡群,靠近花粉管细胞壁的囊泡群会向外挤压管壁使其膨大变形,管内的囊泡群聚集在一起包围侵蚀细胞器,比如线粒体,使其结构变形,功能受阻。除此之外,囊泡还会与管内液泡交融,导致液泡膜和囊泡膜破裂,泡内有害物质流出,这不仅破坏了管内正常的渗透势还会阻碍正常生理生化反应的进行。另一方面,管壁中胼胝质的含量增多,管壁内侧胼胝质沉积,花粉管细胞壁刚性增强,延展性减弱,以上现象均造成花粉异常生长,从而显著降低花粉萌发率和花粉管伸长生长长度,进而阻止受精作用的发生,最终起到疏花疏果作用。